我们可以把一个文件系统（倒树）分解成多个文件系统（倒树）分别存放到存储介质上，比如：一个存储到光盘里，一个存储到硬盘中，在使用时，我们把光盘里的文件系统的根目录挂到硬盘文件系统的一个目录下面，这样访问这个目录就相当于是访问光盘的根目录了...常用的存储介质理论上都可以用于存储Linux支持的文件系统；因为我们这里只研究嵌入式系统，而嵌入式系统由于体积和移动特性的限制，不能采用磁盘和光盘，所以只能采用flash类的存储设备、内存和虚拟存储设备作为文件系统的存储介质...RAM空间 特有的文件系统类型：Ramdisk文件系统 在Linux系统中，内存经常用于存储文件系统，这种叫做Ramdisk，Ramdisk有两种，一种是完全把内存看成物理存储介质，利用内存模拟磁盘...特点 1）由于数据都存放在物理内存中，所以系统重启后，这个文件系统中的数据会全部丢失 2）ramfs在没有指定最大的大小值情况下，会自动增长，直到用掉系统中所有的物理内存为止，这时会导致系统的崩溃...，建议挂载时最好限定其最大的大小值 3）tmpfs如果指定了大小值，自动增长至大小值后，系统会限定它的大小；这个文件系统占用的物理内存页可以背置换到swap分区，但是ramfs不行 不同的文件系统具有不同的制作方法
我们可以把一个文件系统(倒树)分解成多个文件系统(倒树)分别存放到存储介质上，比如：一个存储到光盘里，一个存储到硬盘中，在使用时，我们把光盘里的文件系统的根目录挂到硬盘文件系统的一个目录下面，这样访问这个目录就相当于是访问光盘的根目录了...Linux系统对设备和数据的管理框架图如下： ? 【图3】文件系统实现 [说明] A....RAM空间 特有的文件系统类型：Ramdisk文件系统 在Linux系统中，内存经常用于存储文件系统，这种叫做Ramdisk，Ramdisk有两种，一种是完全把内存看成物理存储介质，利用内存模拟磁盘...特点 1)由于数据都存放在物理内存中，所以系统重启后，这个文件系统中的数据会全部丢失 2)ramfs在没有指定最大的大小值情况下，会自动增长，直到用掉系统中所有的物理内存为止，这时会导致系统的崩溃...，建议挂载时最好限定其最大的大小值 3)tmpfs如果指定了大小值，自动增长至大小值后，系统会限定它的大小；这个文件系统占用的物理内存页可以背置换到swap分区，但是ramfs不行 不同的文件系统具有不同的制作方法
内存只有在要被DMA访问的时候才需要物理上连续 5. vmalloc比kmalloc要慢 二、 MMAP驱动实现 2.1 应用层mmap函数介绍 mmap函数用于将一个文件或者其它对象映射进内存，...通过对这段内存的读取和修改，来实现对文件的读取和修改，而不需要再调用read,write等操作。...返回值：解除成功返回0，否则返回-1 2.2 Linux内核的mmap接口 2.2.1 内核描述虚拟内存的结构体 Linux内核中使用结构体vm_area_struct来描述虚拟内存的区域，其中几个主要成员如下...在这个例子中，页的大小为4K，页帧大小与页相同——这点是必须保证的，因为内存和外围存储器之间的传输总是以页为单位的。对应4G的虚拟地址和256M的物理存储器，他们分别包含了1M个页和64K个页帧。...可以在PTE条目中预留出几个比特，用于设置访问权限的属性，如禁止访问、可读、可写和可执行等。
(Tip:相信我,我不是故意忘记截图的) 缓存机制介绍 Linux 中的缓存机制是指操作系统使用物理内存的一部分来存储最近访问的数据的一种机制。...这些数据通常是从文件系统读取的文件块、执行的程序、网络数据等。Linux 的缓存机制有助于提高系统性能，因为它可以减少对慢速存储设备（如硬盘）的访问次数。...当应用程序读取文件时，内核会将文件的数据块缓存到内存中，以便下次访问同一数据时可以更快地获取。如果内存不足，内核会根据一定的置换策略（如LRU）来释放缓存中的页。...Inode 缓存： Inode 缓存用于缓存文件系统中 Inode 结构的信息，包括文件的元数据（如文件大小、权限、所有者等）。这样可以加速文件系统的访问操作，减少对硬盘的访问次数。 ...结言 Linux 的缓存机制是通过在内核中实现的，它们都可以自动管理，并且在系统运行时根据需要动态调整。这些缓存机制的存在可以显著提高系统的性能和响应速度，特别是在频繁读取相同数据的情况下。
答案: 配置管理可以通过配置中心如Consul、Etcd或Spring Cloud Config实现。对于敏感信息，应使用机密管理工具如Vault来存储和访问机密，确保安全。 10....硬链接是文件系统中另一个文件名指向相同的物理位置。删除原始文件，硬链接依然可以访问数据。 26. 如何设置内核参数？ 答案：内核参数可以通过sysctl工具设置。...答案：SELinux（Security-Enhanced Linux）是一个Linux内核安全模块，提供了基于访问控制策略的安全防护。它可以限制进程和用户对文件、目录和端口的访问。 30....当系统RAM不足时，可以使用虚拟内存。在Linux中，虚拟内存通常通过交换分区或交换文件配置。可以使用swapon和swapoff命令管理交换空间。 40....如何在Shell脚本中捕获和使用函数的返回值？ 答案: 在Shell脚本中，函数的返回值通过return语句指定。可以通过$?特殊变量捕获上一个命令或函数的退出状态。
作用是将应用层序的请求传递给硬件，并充当底层驱动程序，对系统中的各种设备和组件进行寻址。 2.从应用程序的层面讲，应用程序与硬件没有联系，只与内核有联系，内核是应用程序知道的层次中的最底层。...内核的所有代码，包括子系统（如内存管理、文件管理、设备驱动程序）都打包到一个文件中。内核中的每一个函数都可以访问到内核中所有其他部分。目前支持模块的动态装卸(裁剪)。...IA-32位结构的CPU只需要使用二级页表,Linux内核总是使用四级页表，剩余部分由内核通过控页表对缺少的页表进行仿真。...网络 网卡也可以通过设备驱动程序控制。 但在内核中，网卡不能以设备文件访问。因为网络通信期间数据打包到各种协议层，内存处理数据必须针对协议层处理，才能有效将数据对接应用程序。...文件系统 文件存储在硬盘或者其他块设备(如光盘等),采用层次式文件系统。 文件系统使用目录结构主治存储的数据，并将其他原信息（如所有者、访问权限等）关联起来。
#当前逻辑cpu所在物理CPU中，逻辑CPU的总个数 core id : 0 #每个物理核在当前物理cpu中的唯一编号 cpu cores : 2 #当前逻辑cpu所在物理CPU的物理核数...大小(物理内存减去一些预留位和内核的二进制代码大小) MemFree: 666664 kB #LowFree和HighFree的总和，被系统留着未使用的内存 Buffers: 28844 kB...#缓冲器高速缓冲存储器的内存大小 Cached: 109576 kB #被页高速缓冲存储器使用的内存大小(diskcache minus SwapCache)。...pagecache的大小为一页，通常为4K SwapCached: 0 kB # 交换空间内存大小 Active: 160980 kB //活跃使用中的高速缓冲存储器页面文件大小 Inactive.../var/log/ 程序的Log文件，特别是login (/var/log/wtmp log所有到系统的登录和注销) 和syslog (/var/log/messages)里存储所有核心和系统程序信息
在Linux系统中, 内核进程和用户进程所占的虚拟内存比例是1:3，而Windows系统为2:2(通过设置Large-Address-Aware Executables标志也可为1:3)。...内核空间在页表中拥有较高特权级，因此用户态程序试图访问这些页时会导致一个页错误(page fault)。在Linux中，内核空间是持续存在的，并且在所有进程中都映射到同样的物理内存。...Linux通过对栈、内存映射段、堆的起始地址加上随机偏移量来打乱布局，以免恶意程序通过计算访问栈、库函数等地址。...在采用段式内存管理的架构中(如Intel 80x86系统)，BSS段通常指用来存放程序中未初始化全局变量的一块内存区域，该段变量只有名称和大小却没有值。程序开始时由系统初始化清零。...8 保留区 位于虚拟地址空间的最低部分，未赋予物理地址。任何对它的引用都是非法的，用于捕捉使用空指针和小整型值指针引用内存的异常情况。
sound：ALSA、OSS音频设备的驱动核心代码和常用设备驱动。 usr：实现了用于打包和压缩的cpio等。 Linux内核的有哪些组成部分？...进程调度（SCHED）、内存管理（MM）、虚拟文件系统（VFS）、网络接口（NET）和进程间通信（IPC） Linux内核的的组成部分之间有什么关系？ 进程调度与内存管理之间互相依赖。...控制多个进程安全地共享主内存区域。当CPU提供内存管理单元（MMU）时，Linux 内存管理完成为每个进程进行虚拟内存到物理内存的转换。 进程的地址空间时怎样划分的？...内核可进行任何操作，而应用程序则被禁止对硬件的直接访问和对内存的未授权访问。划分内核空间和用户空间用来区分程序执行的这两种不同状态，它们使用不同的地址空间。 如何实现从用户空间到内核空间的控制转移？...只能通过系统调用和硬件中断完成 Linux内核的编译及加载 内核的配置系统由哪既部分组成？ Makefile：分布在Linux 内核源代码中的Makefile，定义Linux 内核的编译规则。
此外，VFS支持几种与其他操作系统兼容的文件系统格式。 网络接口（NET）提供对几种网络标准和各种网络硬件的访问。 进程间通信（IPC）子系统实现在单个Linux系统上进行进程间通信的多种机制。...内存映射(memry map):内存管理器基于每个进程存储虚拟地址到物理地址的映射，还存储有关如何获取和替换特定页面的其他信息。此信息存储在内存映射数据结构中，该结构存储在流程调度程序的任务列表中。...此外，所有其他内核子系统都依赖进程调度程序来挂起和恢复进程，同时等待硬件请求完成。这些依赖关系通过函数调用和对共享任务列表数据结构的访问来表示。...该接口允许用户进程分配和释放存储，还可以执行内存映射文件I / O。 从数据表征的角度分析 内存管理器存储物理地址到虚拟地址的每个进程的映射。该映射作为参考存储在流程调度程序的任务列表数据结构中。...内核的所有代码，包括子系统（如内存管理、文件管理、设备驱动程序）都打包到一个文件中。内核中的每一个函数都可以访问到内核中所有其他部分。目前支持模块的动态装卸(裁剪)。
我们希望通过这种方式，使读者对Linux虚拟内存管理有更深入的理解。一、虚拟内存的基本概念在现代操作系统中，虚拟内存是一个非常重要的概念。...页表管理每个进程都有其自己的页表，这些页表存储在物理内存中，并由内核来管理。当进程需要访问某个虚拟地址时，内核会使用页表来将该虚拟地址映射到物理地址。这个过程称为“地址转换”。...在Linux内核中，页表的实现是非常复杂的。为了方便管理，内核使用了一种称为“页全局目录”（Page Global Directory, PGD）的数据结构来存储页表。...内存映射在Linux中，进程可以通过系统调用（如mmap）来创建新的内存映射。这些映射可以是文件的映射，也可以是匿名映射（即没有对应文件的映射）。映射的创建和管理涉及到虚拟地址空间的分配和页表的更新。...这个过程的代码实现非常复杂，因为它涉及到很多底层的细节和边界条件。但是，通过仔细阅读代码和注释，我们可以对Linux虚拟内存管理的实现有一个更深入的理解。
同步：是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已 经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。...实现4MB适用于DMA操 作 alloc_bootmem在启动kernel时，预留一段内存，内核看不见小于物理内存大小，内存管理要求较高 6) 通过slab分配器申请内核内存的函数有？...10) 在支持并使能MMU的系统中，Linux内核和用户程序分别运行在物理地址模式还是虚拟地址模式？ 11) ARM处理器是通过几级也表进行存储空间映射的？...12) Linux是通过什么组件来实现支持多种文件系通的？ 虚拟文件系统。 13) Linux虚拟文件系统的关键数据结构有哪些？...TLB，页表缓存，当线性地址被第一次转换成物理地址的时候，将线性地址和物理地址的对应放到TLB中，用于下次访问这个线性地址时，加快转换速度。 25) Linux中有哪几种设备？ 字符设备和块设备。
Linux内核采用页表（page table）将虚拟地址映射到物理地址。虚拟地址和进程使用的用户&内核地址有关，物理地址用来寻址实际使用的内存。...为了支持不同的文件系统，内核在用户态和文件系统之间包含了一层虚拟文件系统（Virtual File System）。大多数内核提供的函数都能通过VFS定义的接口来访问。...内核动态接收外设发来的请求（数据）主要通过两种方式：轮询和中断。 轮询：周期性的访问查询设备是否有数据，如果有，便获取数据。这种方法比较浪费CPU资源。...网络模型 Host-to-Host层：相当于OSI模型的物理层和数据链路层，负责将数据从一个计算机传输到另一个计算机。在Linux内核的角度来看，这一层是通过网卡的设备驱动程序实现的。...App层：相当于OSI模型的会话层、表示层、应用层，网络中不同计算机的两个应用程序建立连接后，这一层负责实际内容的传输。 Linux内核子系统的实现通过C代码实现，每个层只能和它上下层通信。
由于交换空间是硬盘驱动器的一部分，因此它的访问速度比物理内存慢。 如果您的系统不断出现内存不足的情况，则应添加更多内存RAM。交换空间旨在改善系统的性能，并不会增加系统的总内存。.../etc/fstab文件存储着文件系统的静态挂载信息，可用于定义磁盘分区，各种其他块设备或远程文件系统，告知Linux内核如何在挂载这些设备文件。...如果你不能确定该值大小，请参考我们的教程：Linux性能：为什么你应该添加交换空间swap和空闲内存与可用内存的区别。...sysctl命令用于在运行时配置Linux内核的参数，更改仅在当前会话中可用，即重启会恢复为默认值。 为让swappiness的值持久化，则需要将值写入到/etc/sysctl.conf文件中。...sysctl.conf是Linux内核的配置文件。在Linux内核启动是将会次配置文件的参数。
Linux内核采用页表（page table）将虚拟地址映射到物理地址。虚拟地址和进程使用的用户&内核地址有关，物理地址用来寻址实际使用的内存。 ?...为了支持不同的文件系统，内核在用户态和文件系统之间包含了一层虚拟文件系统（Virtual File System）。大多数内核提供的函数都能通过VFS定义的接口来访问。...设备通信图 内核访问外设主要有两种方式：I/O端口和I/O内存映射。具体不展开介绍了。 内核动态接收外设发来的请求（数据）主要通过两种方式：轮询和中断。...网络模型 Host-to-Host层：相当于OSI模型的物理层和数据链路层，负责将数据从一个计算机传输到另一个计算机。在Linux内核的角度来看，这一层是通过网卡的设备驱动程序实现的。...App层：相当于OSI模型的会话层、表示层、应用层，网络中不同计算机的两个应用程序建立连接后，这一层负责实际内容的传输。 Linux内核子系统的实现通过C代码实现，每个层只能和它上下层通信。 ?
像 x = y 这样的简单操作需要处理器从内存中加载 y 的值，然后将该值存储在 x 中。在处理器从内存中读取值之前，是不能将存储在 y 中的值放入 x 变量的。...此外还有地址依赖：x[n] = 6 要求在处理器能够存储值 6 之前加载 n。 LKMM 可以帮助识别和跟踪代码中的这些内存模式。...系统执行的代码在CPU上以以下两种模式之一运行:内核模式或用户模式。运行在内核态的代码可以不受限制地访问硬件，而用户态会限制SCI对CPU和内存的访问。内存也有类似的分离(内核空间和用户空间)。...系统调用和安全防护：从流程接受服务请求 正确实现时，内核对用户是不可见的，它在自己的小世界(称为内核空间)中工作，从中分配内存，跟踪所有内容的存储位置。...内核的所有代码，包括子系统（如内存管理、文件管理、设备驱动程序）都打包到一个文件中。内核中的每一个函数都可以访问到内核中所有其他部分。目前支持模块的动态装卸(裁剪)。
操作系统内核需要提供对这些设备的访问接口，并负责设备的驱动和管理。文件系统管理：操作系统内核负责管理计算机的文件系统。文件系统是计算机系统中存储数据的一种方式。...操作系统内核需要提供对网络通信的接口，并负责网络协议的实现。除了上述通用设计之外，操作系统内核还可能包含其他功能，如安全性、虚拟化、并行处理等。...物理地址是内存中一个存储单元的实际地址，是内核直接访问和管理的空间用户空间虚拟地址是指进程视角看到的操作为期提供的内存地址。在保护模式下，每个进程都有自己的虚拟地址空间。...虚拟地址空间是通过分页来实现的。分页是将虚拟内存划分为大小相同的页面，每个页面大小通常为 4 KB 或 8 KB。每个进程都有自己的页表，用于将虚拟地址映射到物理地址。...当进程需要访问一个页面时，操作系统会首先检查该页面是否在物理内存中。如果在物理内存中，则操作系统将直接将虚拟地址转换为物理地址，并将数据返回给进程。
找一个程序，如scanf.c，运行两个，然后执行下面指令观察： $>pmap $(pid) $>cat /proc/$(pid)/maps (2)物理内存和虚拟内存 a.物理内存 就是系统中实际存在的RAM...x86处理器和物理内存之间是通过实际的物理线路连接的。 另外，x86处理器还通过主板连接了很多的外设，这些外设也通过实际的物理线路和处理器相连。...对于处理器来说，多数的外设和RAM的访问方式是一致的，都是由程序发出物理地址访问实际的物理器件。 外设和RAM共享一个4G大小的物理内存空间。...，然后通过物理地址对实际的外设或RAM进行访问。...(也就是内核代码和内核静态数据结构)，RAM的其余部分通常由虚拟内存系统来处理，并用在以下3种可能的方面： *满足内核对缓存，描述符和其他动态内核数据结构的请求 *满足进程对一般内存区的请求及对文件内存映射的请求
使用锁机制或其他同步机制来控制对共享资源（如文件）的访问是必要的，以避免竞争条件和数据损坏。 JSON配置解析： 灵活性：使用JSON作为配置文件格式具有良好的可读性和可扩展性。...RCU实践案例：介绍一些真实世界中应用了RCU机制的项目，如Linux内核中的网络子系统、文件系统等，并对其进行深入分析。...首先，在模块初始化函数vmalloc_example_init中，我们使用vmalloc函数来分配内存。如果分配成功，则可以通过指针buffer来访问该内存区域，并对其进行操作。...3.5kmalloc案例实战分析 kmalloc是Linux内核中的一个函数，用于动态分配内核空间的连续内存块。...3.6kzalloc&kcallolc案例实战分析 kzalloc和kcalloc是Linux内核中的两个内存分配函数，用于在内核空间动态分配内存。
进程管理：如何在多任务系统中按照调度算法分配CPU的时间片。 内存管理：如何实现虚拟内存和物理内存的映射，分配和回收内存。 文件系统：如何将硬盘的扇区组织成文件系统，实现文件的读写等操作。...最大的地址空间和实际系统有多少物理内存无关，所以称为虚拟地址空间。对系统中所有的进程来说，看起来每个进程都独立占有这个地址空间，且它无法感知其它进程的内存空间。...任何对内存的改动会自动转移到原数据源，例如将某个文件的内容映射到内存中，只需要通过读该内存来获取文件的内容，通过将改动写到该内存来修改文件的内容，内核确保任何改动都会自动体现到文件里。...大多数的内核提供的函数都能通过VFS(Virtual File System)定义的文件接口访问。例如内核子系统：字符和块设备，管道，网络Socket，交互输入输出终端等。...因为平台间的实现方式差异比较大，所以内核提供了一个抽象层来映射和去映射I/O区域。 除了如何访问外设，什么时候系统会知道是否外设有数据可以访问？主要通过两种方式：轮询和中断。
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